Главная страница
Навигация по странице:

  • «Осушение строительного котлована»

  • 2. Выбор способа водопонижения

  • 3. Фильтрационный расчет 3.1. Определение радиуса влияния

  • 3.2 Построение кривой депрессии

  • 3.3 Определение притока воды Q

  • 4. Расчет водосборной системы

  • 4.1. Конструирование водосбора внутри котлована

  • 4.2. Выбор конструкции зумпфа

  • 5. Расчет насосной установки

  • 5.1. Расчет системы всасывающей и напорной сети

  • 5.2. Подбор марки насоса

  • 6. Расчет ливневого коллектора

  • Список используемой литературы

  • Ргр механика жидкостей. ргр Луиза. Осушение строительного котлована


    Скачать 0.67 Mb.
    НазваниеОсушение строительного котлована
    АнкорРгр механика жидкостей
    Дата03.05.2021
    Размер0.67 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файларгр Луиза.docx
    ТипДокументы
    #201251

    Подборка по базе: Макаров А.А. Гражданское право Исполнение договора строительного, расчёт котлована.docx, 1 безопасность строительства и осуществление строительного контр, курсовая - договор строительного подряда.rtf, Договор строительного подряда ПРМ-30287 Беслик Янычи.doc, ComPass.QM.064 ДИ Начальник строительного участка.docx, СНИП-3.01.01-85 (2002) Организация строительного производства.pd


    МИНОБРНАУКИ РОССИИ

    Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

    «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» (ННГАСУ)


    Кафедра гидравлики

    Расчетно-графическая работа
    по дисциплине «Механика жидкости и газа»

    «Осушение строительного котлована»

    Выполнил:

    Студент гр. 3/19-2ус

    15.04.2021.

    Саакян Л.А.




    (подпись, дата)




    Проверил:

    доцент, к.т.н.




    Битюрин А.К.




    (подпись, оценка, дата)






    Нижний Новгород

    2021 г
    Содержание

    Исходные данные…………………………………………………………………....3

    1. Цель работы…….………. ………………………………………………………..3

    2. Выбор способа водопонижения…………………………………………….........5

    3. Фильтрационный расчёт………………………………………………………….6

    1. . Определение радиуса влияния……………..……………………...………..6

    2. . Построение кривой депрессии…………………………………...…………6

    3. . Определение притока воды в котлован ……………………………………9

    4. Расчёт водосборной системы…………………………………………….............9

    1. . Конструирование водосбора внутри котлована…………………....……...9

    2. . Выбор конструкции зумпфа………………………………………….........13

    5. Расчёт насосной установки………………………………………………...........14

    5.1.Расчёт системы всасывающей и напорной сети…………...……………...14

    5.2. Подбор марки насоса………………………………………...…………….18

    6. Расчёт ливневого коллектора……………………………………………...........20

    Заключение……………………………………………………………………….…22

    Список используемой литературы………………………………………………...23
    Таблица 1 – Исходные данные


    Характеристики строительного объекта

    Материалы инженерно - геологических изысканий

    Отметка верха строительного котлована Т, м

    Глубина строительного котлована Hк, м

    Размеры котлована по дну

    Грунты

    Отметки

    Ширина B, м

    Длина L, м

    Водопроницаемый

    Водоупор

    Грунтовых вод hг.в., м

    Водоупора hв.у., м

    30,0

    4,0

    30

    80

    мелкий песок

    глина

    1,0

    5,0


    см. (рис.1)


    1. Цель работы

    Цель работы – выполнить гидравлический расчет осушения строительного котлована, размерами: ширина B = 30 м, длина L = 80 м, глубина Нк = 4,0 м. При разработке системы водоотлива требуется произвести фильтрационный расчет, выполнить гидравлический расчет элементов системы водоотлива, осуществить подбор насосного оборудования.





    2. Выбор способа водопонижения

    Выбор системы водоотлива и водопонижения в зависимости от типа грунта и коэффициенту фильтрации производится по справочнику [4, табл.41.4].

    Для расчета системы водопонижения выбран открытый водоотлив, так как этот способ не снижает несущей способности грунта под трубопроводом и обеспечивает устойчивость откосов котлована.

    Осушение осуществляется прямо из котлована насосами. Такое водопонижение наиболее просто. Вода откачивается из приямков (зумпфов), куда она поступает из канавок глубиной 0,3 - 0,5 м, расположенных по периметру котлована с уклоном i - 0,001 - 0,005 в сторону приямков. После разработки котлована зумпфы заглубляются вместе с канавками не менее чем на 0,7 - 1 м, и уровень воды в них поддерживается на 0,3 - 0,5 м ниже дна вырытого котлована.

    3. Фильтрационный расчет
    3.1. Определение радиуса влияния
    Радиус влияния зависит от рода грунта и его можно определить:

    • по ряду зависимостей, например, по формуле В.Зихарда:


    (1)
    м,

    где S где S = Нк = 4,0 – 1 = 3,0 м; – глубина откачки воды (глубина водоносного слоя), м;

    –коэффициент фильтрации для мелкого песка, принят по приложению 1 [1], м/с.



    • по данным инженерно-геологических испытаний:

    Для мелкого песка

    Принимаем =200 м – по ИГИ.

    3.2 Построение кривой депрессии
    Кривая депрессии AB – линия свободной поверхности грунтовых вод.


    (2)
    Кривая депрессии строится по формуле для сориентированного по координатным осям чертежа:

    ,

    где y – вертикальная координата кривой депрессии, м;

    x – горизонтальная координата кривой депрессии, м;

    H1 - расстояние между УГВ и уровнем водоупора, м;


    (3)
    H2 - расстояние от дна котлована до водоупора, м.

    ,


    (4)
    H1 = 5,0 – 1,0 = 4,0 м;

    H2= -

    H2 = 5,0 -4,0 = 1 м;

    = 16– 0,075 x;

    Вычисления сводятся в таблицу 2.

    Таблица 2 – Определение координат кривой депрессии.

    х, м

    0

    50

    100

    150

    200

    y2, м2

    16,0

    12,25

    8,5

    4,75

    1

    y, м

    4

    3,5

    2,9

    2,2

    1


    По данным таблицы строится кривая депрессии (рис.2).




    3.3 Определение притока воды Qпр. в котлован

    (5)
    Определяется величина расхода фильтрационных вод на 1 погонный метр периметра дна котлована – удельный фильтрационный расход q по уравнению Дюпюи[1]:

    q= ,

    где –расстояние между сечениями 1-1 и 2-2 с глубинами соответственно H1и H2, которое затем заменяем R;

    Согласно [1] коэффициент фильтрации kф=10 м/сут= м/с.

    ,


    (6)
    Определяется полный расход фильтрационных вод:

    =

    где –фронт сбора фильтрационных вод (периметр дна котлована).

    .


    (7)
    Полный приток воды в котлован равен:



    где –инфильтрационный приток воды [5];



    4. Расчет водосборной системы
    Назначение системы – собрать фильтрат и отвести в зумпф, откуда затем откачать с помощью насоса. Рассчитывается открытый водоотлив лотковой конструкции.

    4.1. Конструирование водосбора внутри котлована

    По периметру дна котлована прокладывается два открытых канала, каждый из которых имеет протяженность L+B. Система рассредоточено по всей длине принимает и отводит в зумпф фильтрационный поток с расходом


    (8)


    где – расчётный расход в водоотводящем канале, м3/с.

    .

    Поскольку фильтрат самотеком собирается в зумпф, уклон дна лотка выдерживается в пределах 0,001÷0,005.


    (9)
    Гидравлический расчет производится графоаналитическим методом.



    где площадь живого сечения потока м2,

    vсредняя скорость потока жидкости м/с,

    С коэффициент Шези, ;

    R – гидравлический радиус, м;

    i – продольный уклон лотка, i= 0,001


    (10)
    Гидравлический радиус определяется по формуле:



    где 𝜒 – смоченный периметр, м.


    (11)
    Смоченный периметр определяется по формуле:

    χ = b + 2 · h,

    где b – ширина канала по дну, b=0,2 м; h– глубина наполнения канала, м;


    (12)
    Площадь живого сечения определяется по формуле:

    ω = b · h,

    (13)

    Коэффициент Шези рассчитывается по формуле:



    где n – коэффициент шероховатости, согласно[1], n=0,025 (земляные каналы).

    Вычисления сводятся в таблицу 3.

    Таблица 3 – Определение глубины наполнения канала

    h, м

    b, м



    𝜒, м

    R, м

    C,

    Q, ,

    0,01

    0,2

    0,002

    0,22

    0,009

    18,24

    0,000109=0,109 10-3

    0,025

    0,20

    0,005

    0,25

    0,02

    20,84

    0,00047=0,47 10-3

    0,05

    0,20

    0,01

    0,3

    0,033

    22,65

    0,0013=1,30 10-3

    По результатам расчетов строится график зависимости (рис.3).

    Определяется искомое значение глубины наполнения канала по известному рассчитанному значению .

    = 0,04 м (в дальнейших расчетах принимаем 4,0 см).

    Площадь живого сечения определяется по формуле (12):

    .

    Рассчитывается действительная скорость:


    (14)




    vдейст < vmax = 0,2 м/с для песка [1], так как действительная скорость в канале, меньше максимально допустимой скорости, то размыва канала не будет.

    Принимается исполнение канала с размерами b=20 см, hк=10 см, и уклоном i=0,001.



    Рис.3 График зависимости Q=f(h)
    4.2. Выбор конструкции зумпфа
    Местоположение зумпфа задается таким образом, чтобы водоотводящие лотки выполняли свои функции. Зумпф рекомендуется заглублять ниже самого низкого уровня воды в нем на 0,6-0,8 м с тем, чтобы всасывающий патрубок насоса находился всегда под водой и в него не попадал воздух, а также грунт, поступающий с фильтратом со дна, что может привести к поломке насоса. Вместимость зумпфа должна быть больше пятиминутного притока фильтрационных вод. Конструкцию зумпфа выбираем железобетонную круглую трубу.


    (15)
    Вместимость зумпфа:



    где вместимость зумпфа, м3; t – время наполнения зумпфа, t = 5 мин = 300 c.



    Приняв заглубление зумпфа - =1,0 м, можно вычислить диаметр зумпфа:




    (16)
    где внутренний диаметр бетонного кольца, м.



    Стандартный диаметр железобетонной круглой трубы 1 м [6], поэтому для сбора фильтрационных вод назначаем размеры зумпфа 1,02 м, =1,0 м.

    Согласно [4], вместимость зумпфов должна быть не менее пятиминутного притока воды к ним.


    (17)
    Вычисляется время заполнения зумпфа:

    , с,

    где действительная вместимость зумпфа.

    Условие по вместимости зумпфа выполняется, значит размеры подобраны верно.

    (18)

    Принятая глубина зумпфа определяет переход уровней воды в зумпфе от УВ до УВmin.

    УВ = канала + .

    (19)

    Отметка дна канала в зумпфе:

    канала = К – ,

    канала = .

    УВ = .

    УВmin = УВ – ,

    УВmin = .

    (20)

    Отметка дна зумпфа:

    З = УВmin ,

    З = .

    5. Расчет насосной установки

    (21)
    Подача насоса должна быть несколько больше притока воды в котлован (примерно в 1,5 раза) для возможности работы насоса с перерывами:



    .
    5.1. Расчет системы всасывающей и напорной сети

    1). Расчет напорной линии.

    Из уравнения неразрывности потока определяется диаметр напорного трубопровода d:


    (22)
    м

    где –скорость во всасывающем и напорном трубопроводе, м/с.



    По Приложению 2 [1] принимаем стандартный диаметр стальной трубы dст = 60 мм=0,06 м.


    (23)
    Для выбранного стандартного диаметра уточняется фактическая скорость ф:





    Определяются потери напора по длине по формуле Дарси – Вейсбаха hl:


    (24)


    где λ-коэффициент гидравлического трения, принимаем 0,03 согласно [1];

    - длина трубы, расстояние от оси насоса до оси ливневого коллектора, отводящей фильтрат,



    Строится пьезометрическая линия Р-Р (рис.4), для чего назначается величина свободного напора Hсв= 5 м. Это необходимый запас, для устойчивой работы системы.

    2). Расчет всасывающей линии

    Для определения напора и фактического вакуума необходимо знать гидравлические потери на всасывающей линии.

    1. Потери напора в местных сопротивлениях определяются по формуле Вейсбаха:


    (25)


    где ξ - коэффициент местного сопротивления, определяем по Приложению 3 [1];

    - вход в трубу с сеткой и обратным клапаном

    - плавный поворот трубы






    2. Линейные потери определяются по формуле (24):

    Схему всасывающей линии принимаем как в [1], пример расчета линейных потерь на стр. 15 [1].

    а) рассчитываем отдельно для вертикального участка:

    – определяется из геометрии расчетной схемы (сумма глубины котлована , глубины лотка, высоты за счет уклона лотка и расстояния от верха котлована до оси насоса и глубины зумпфа);

    =4,0+0,1+0,001·(30+80) +0,5-0,04+1,0 +0,3=5,97 м (что соответствует расчетной схеме);



    б) рассчитывается отдельно для горизонтального участка:

    – определится из геометрии расчетной схемы (половина диаметра зумпфа, расстояние от бровки до оси насоса, и заложение откоса, равное m· . При этом, m принимаем как для мелкозернистого грунта: m=3,0, тогда заложение откоса равно х=3,0·4,0=12 м);

    = 1,02/2+12+0,5 = 13,01 м;



    Скоростной напор равен:

    =

    Строится напорная E-E и пьезометрическая Р-Р линии. Полученные величины откладываются от уровня воды в зумпфе рис.

    5.2. Подбор марки насоса
    Насос назначается исходя из трех характеристик: производительности ; напора Ннас; вакуума Нвак.

    =10,3 м3


    (26)
    Напор насоса для условий данной задачи складывается из манометрического напора Нман= , высоты постановки насоса над уровнем воды в зумпфе hнас = м (из геометрии расчетной схемы), запас Нсв =5м:

    Ннас = Нман + hнас + Нсв

    Ннас =2,36 + 5,67+5 =13,03 м


    (27)
    Определяется фактический вакуум с помощью уравнения Бернулли:




    = 0; = 0;

    = ; = 1;

    = ; = ;

    = ; = 1;
    Для плоскости сравнения 0-0 и выбранных сечений 1-1и 2-2 (рис.5) имеется:


    (28)
    Уравнение преобразуется в следующий вид:




    (29)
    Выражение (28) показывает превышение атмосферного давления над давлением в парубке у входа в насос и является вакуумом насоса или вакууметрической высотой всасывания.

    ;





    По полученным значениям:

    - производительность ;

    - напор Ннас = 10,03 м;

    - вакуум Нвак = 6,159 м.

    Марку насоса подбираем по [3] в источнике предоставлены технические характеристики: насос марки – NR4 65-200 В-А.

    Характеристики:

    - Производительность = 10,4 .

    - напор H = 11,7 м;

    - мощность P = 1,1 кВт

    - производитель Calpeda.


    (27)
    Подобранный насос проверяется на вакуум по следующему критерию.




    (28)
    где – допустимая высота всасывания




    (29)
    где – допускаемая высота вакуума, назначается из паспорта насоса или определяется по зависимости



    где

    – давление насыщенных паров при , .



    – кавитационный запас, определяется из паспорта насоса [3].



    – потери напора



    м



    Следовательно, условие вакуума удовлетворяется.

    6. Расчет ливневого коллектора

    Назначение ливневого коллектора:

    Ливневой коллектор служит для транспортировки отводящихся вод в очистные сооружения.

    Ливневые коллекторы выполняются в виде каналов замкнутого поперечного профиля.


    (30)
    Гидравлический расчет в условиях безнапорного равномерного движения выполняется по формуле Шези [2]:




    (31)
    Формула расхода:




    (32)
    При расчёте канализационного коллектора используется метод расчёта по модулю расхода, для этого необходимо определить расходы и скорости для различных степеней наполнения коллектора, как некоторой части от расхода и скорости, соответствующей его полному наполнению.


    (33)




    где Aи В коэффициенты, зависящие от формы поперечного профиля и степени наполнения канала a, определяются по графику «Рыбка»;

    уклон коллектора; модуль расхода при полном наполнении коллектора, модуль скорости при полном наполнении коллектора, ;

    Расчет выполняется с учетом некоторых замечаний:

    - в практике строительного производства обычно принимают степень наполнения, равную а=0,5-0,7. В данной работе принимаем а =0,6;

    - коэффициент шероховатости канализационных труб n принимают равным n=0,012-0,014, обычно вне зависимости от материала из которого выполнены стенки труб, т.к. такие трубы с течением времени покрываются осадками, что в значительной мере сглаживает различные шероховатости разных материалов, принимаем n=0,011;

    - уклон коллектора принимается в пределах i=0,001-0,005, принимается i=0,002.

    - расход принимаем равным подаче насоса:

    = нас=11,7

    Расчет:

    1. С графика «Рыбка» Приложение 4 [1]снимается значение А для заданной степени наполнения а=0,6 , А=0,68


    (34)
    2. Определяется модуль расхода:





    3. Из таблицы подбираются по высчитанному модулю расхода и коэффициенту шероховатости n=0,011 ближайший диаметр d и соответствующие данные и : d=150 мм; =0,1802 м3/с; =10,21 м/с.


    (35)
    4.Уточняется истинное значение наполнения коллектора:





    1. По графику «Рыбка» по значению А определяется степень наполнения, а=0,45, этому наполнению соответствует В=0,95


    2. (35)
      Находится глубина равномерного движения





    7.Определяется скорость движения по формуле (33):

    .

    Заключение

    В результате анализа и сравнения использованных источников, на основании которых были выполнены необходимые расчеты, схемы и графики, получены следующие данные:

    1. Фильтрационный расход воды в котлован м3/с;

    2. Водосборная система выполняется в виде прямоугольных грунтовых каналов, с уклоном i = 0,001, ширина по дну канала b= 0,2 м, глубина канала h= 0,1 м;

    3. Зумпф выполняется в виде жб трубы, диаметром , глубина зумпфа составляет ;

    4. Напорные и всасывающие линии насоса выполняются из стальных труб диаметром dст = 60 мм;

    5. Принимается насос марки Calpeda NR4 50-200 В-А;

    6. Коллектор выполняется из круглой железобетонной трубы диаметром dk=150 мм.


    Список используемой литературы

    1. Агеева В.В. Открытый водоотлив / Методические указания и задания к выполнению курсовой работы для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство» по дисциплине «Гидравлика». – Н. Новгород: ННГАСУ, 2005. – 23 с.

    2. Журавлев, Б.А. Справочник молодого слесаря сантехника / Б.А. Жу-равлев. – М.: Высшая школа, 1977. – 176 с.

    3. Насосы: http://www.ktto.com.ua/water/nil/4.

    4. Справочник монтажника / Под ред. А.К. Перешивкина // "Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации. - М.: Стройиздат, 1978. - 576 с.

    5. Осушение строительного котлована: Учебно-методическое пособие к выполнению курсовых, расчетно-графических работ по дисциплине «Механика жидкости и газа» для обучающихся по специальности 08.05.01 и 08.03.01. / А. К. Битюрин, М. И. Зонов, И. А. Кузьмин – Н. Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т, 2020. – 21 с.

    6. ГОСТ 6482-2011. Трубы железобетонные безнапорные. Технические условия.


    написать администратору сайта